CN100563565C - 用于x射线系统的驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动单元(12)，这种驱动单元(12)用于驱动X射线诊断设备(1)的器件(7)的竖直或水平移动，这种驱动单元(12)包括电动机和传动单元(14)、安装在电动机和传动单元(14)的驱动轴(13)上的滑轮(10)和卷绕在滑轮(10)周围的牵引装置(9)，如绳或驱动带，将欲进行移动的所述器件(7)附接到牵引装置(9)或与驱动单元(12)连接。为了提供能够进行碰撞检测和紧急情况停止功能并且使操作X射线装置(1)的操作人员能够对器件(7)的移动控制进行改进处理，本发明提出，电动机和传动单元(14)可绕着驱动轴(13)的轴线转动，其中，提供一种转动传感器(17，24)，转动传感器(17，24)适于检测电动机和传动单元(14)的转动并用于生成相应的转动检测信号。

Description

用于X射线系统的驱动单元
技术领域
本发明涉及一种用于X射线诊断设备的器件的竖直或水平移动的驱动单元，这种驱动单元包括电动机和传动单元、安装在电动机和传动单元的驱动轴上的滑轮以及卷绕在滑轮周围的牵引装置，欲进行移动的器件被附接到牵引装置或与驱动单元连接。
本发明还涉及一种X射线装置，该X射线装置包括X射线源、朝向X射线源的X射线图像检测器以及至少一个驱动单元，该驱动单元用于X射线源或X射线图像检测器的竖直和/或水平移动。
背景技术
在医学诊断成像领域，尤其是在X射线透视检查和X射线照相领域，目前可从商业上获得大范围的设备。在常规的X射线系统中，例如，从EP 0 068 929 A2或US 4 435 830中可知，在检查期间，将病人支撑在X射线照相的透视检查台上，该X射线照相的透视检查台包括X射线图像检测器如通常的X射线胶片、电子X射线图像增强器或数字X射线平检测器。头顶上方的X射线源，如常规的X射线管，将射束引导穿过病人到达在病人下面的X射线图像检测器。将X射线源安装在管吊架上以支撑X射线源并使X射线源能够竖直和水平移动。根据进行检查的病人身体的各个部位，X射线源和/或X射线图像检测器相对于病人的水平和竖直的可移动性是必要的。常规的X射线装置的管吊架可通过伸缩部件伸长和缩短。这些伸缩部件可通过卷绕在滑轮周围的线绳伸缩性地移动。X射线管可自动升高或通过电动机升高。在这种情况下，将滑轮安装在传动箱的驱动轴上，其中，传动箱和电动机形成公知系统的远程可控电动机和传动单元。其它的X射线系统是公知的，在这些X射线系统中，可将X射线管手动升高。通常利用这些系统实现X射线管的重量平衡，如通过平衡重或根据前面所引用的EP 0 068 929 A2中所描述的那样使用气弹簧。公知系统通常还使用沿两个垂直方向悬置的、安装到顶棚的导轨，以使X射线管能水平移动。这种水平移动也可用公知的系统通过驱动带、线绳或其它任何适当的牵引装置以及相应的电动机和传动驱动来手动或自动实现。
公知的X射线系统的竖直和水平驱动单元的缺点是这两个驱动单元不提供碰撞的检测和相应的紧急情况停止功能，如竖直移动的X射线管与支撑在X射线照相台上的病人身体的碰撞的检测。另外的一种缺点是公知的X射线系统仅可用两种不同的模式操作，即没有电动机和传动单元的驱动力的手动模式，或者通过远程可控电动机的自动模式。由于所要移动的X射线管的惯性质量大，所以操作X射线设备的使用者有时难以用手动进行，且手动处理要求使用者具有相应的大的肌肉力量。另一方面，X射线管的移动仅可由公知系统的某种远程控制单元以电动机驱动模式进行控制，例如，以操纵杆的形式或其它类似的输入装置。操作公知的X射线系统的使用者经常对以这种方式远程控制X射线管的移动感到不安，因为移动控制是间接的，没有任何可感测的反馈。而且，移动的远程控制有时对X射线管定位并不足够精确，而这种精确定位是各自的检查程序所要求的。
发明内容
因此，很容易理解，需要一种改进的用于X射线设备的驱动系统，以使X射线设备的器件能够水平或竖直移动。本发明的目的是提供这样一种驱动单元，该驱动单元具有检测碰撞、紧急情况停止功能，并且使操作X射线装置的使用者能够对器件的移动控制进行改进处理。
根据本发明，揭示一种驱动单元，该驱动单元用于X射线诊断设备的器件的竖直或水平移动，驱动单元包括电动机和传动单元、安装在电动机和传动单元的驱动轴上的滑轮和卷绕在滑轮周围的牵引装置，其中，将欲进行移动的器件附接到牵引装置或与驱动单元连接。电动机和传动单元可对抗平衡弹簧的弹性力而绕着驱动轴的轴线转动，其中，提供一种转动传感器，这种转动传感器适于检测电动机和传动单元的转动并用于生成相应的转动检测信号。
利用根据本发明的驱动单元，X射线设备的个别器件，如，X射线源或X射线图像检测器附接到牵引装置，如绳或附接到驱动带，并且由电动机和传动单元的驱动力移动。也可将移动器件直接与驱动单元连接，以使移动器件与驱动单元一起沿着空间上固定的牵引装置移动。后面的这种变化形式特别适于使X射线设备的个别部分能够水平移动。可将电动机和传动单元容纳在相应的电动机和传动箱的共用外壳内，且电动机和传动单元并非牢固地安装，而是可绕电动机和传动单元的驱动轴的轴线转动。这样，电动机和传动箱就能够对抗平衡弹簧弹性力而转动。出于这种目的，可将弹簧的一端连接到电动机和传动单元的外壳，而另一端紧固到X射线装置的主框架上。平衡弹簧通常可以是拉伸弹簧或压缩弹簧或者甚至是两个或更多分离的弹簧的排列。
就器件的竖直移动而言，最初的两个力，即在一个方向的器件的重力和弹簧的弹性力，处于平衡状态。当将附加的外力加到器件上时，平衡位置变化且弹簧会根据外力的方向和大小或多或少地伸长。这就导致电动机和传动单元的相应转动。然后，用转动传感器检测这种电动机和传动单元外壳的转动移动，这种转动传感器产生相应的转动检测信号。
在水平移动的情况下，电动机和传动单元的平衡角位置由平衡弹簧的布置单独决定。在将外力加在水平移动的器件上时，平衡发生变化，电动机和传动单元的转动移动出现，并且再次产生相应的转动检测信号。
有利地的是，可将这种转动检测信号直接用于控制电动机和传动单元的操作。出于这种目的，可将这种转动检测信号提供给系统相应的电动机控制单元。这样，可实现X射线设备的移动器件的伺服控制。
例如，根据本发明，可根据X射线设备的操作人员手动加在X射线管上的(小的)外力按照需要升高或降低X射线装置的X射线管。因此，可以控制升高或降低的速度，以使其与所加外力的大小和/或持续时间成比例。在这种操作的伺服模式中要求极小的肌肉力量，而提供既精确又直接的移动控制。这种伺服模式的重要优点是外部控制力可加到X射线装置的移动器件的任何位置，而并不是限制在移动部件的某个处理部分。利用本发明的伺服控制，完全不要求用于控制电动机和传动单元的远程控制单元。另一个优点是由于平衡弹簧的物理特性的原因，可直接测量外部操作力，这样就允许对电动机和传动单元的操作进行相应的控制。因此，这种移动控制比用公知的远程控制单元进行的控制更直接，并且向X射线设备的操作人员提供良好的反馈。
另外，从本质上来讲，本发明的驱动单元可检测任何碰撞。如果碰撞发生在X射线设备的移动部件的任何位置，那么碰撞力就抵消外部操作力，电动机和传动单元的外壳转回到平衡位置，并且系统立即停止。
根据本发明的驱动单元的优选实施例，可转动电动机和传动单元还由附加的预加载弹簧加载弹力，这些预加载弹簧限定电动机和传动单元的平衡角位置。这些附加的预加载弹簧控制电动机和传动单元处于平衡角位置，且带有一定数量的初始负载。根据本发明的这个实施例，可通过某种远程控制单元，例如，操纵杆设备，来对这种移动进行远程控制，其中，电动机的转动方向和速度加到移动部分的任何外力无关。不过，如果外力超过由附加的预加载弹簧的张力预先确定的某种量，那么就出现电动机和传动单元的外壳的角移动，然后，这种角移动由驱动单元的转动传感器检测。可以以这种方式检测发生在X射线设备的移动器件上任何位置的碰撞，而无需单独的碰撞传感器。转动传感器可作为简单的开关来实现，电动机和传动单元的外壳一转出预定的平衡角位置，就将这种开关激活。然后，在碰撞发生的情况下，可直接使用这种开关的信号来立刻停止系统。本发明的这个实施例的另一个优点是碰撞力在很大的程度上由弹簧的压缩或延长所占据，因此，在系统停止前，移动器件不会由电动机和传动单元的过多的力驱动而进入碰撞物体。
利用本发明的驱动单元，提供用于检测X射线装置的移动器件的位置的位置传感器是有利的。可将这种位置传感器连接到电动机控制单元，以使位置传感器的信号可与用于确定电动机和传动单元的转动方向和速度的转动信号的信号一起使用。例如，这种位置传感器可以是安装在滑轮的驱动轴上的电位计，或者是安装在电动机的驱动轴上的适当的编码器。这样，位置传感器提供模拟或数字信号，这种模拟或数字信号表示X射线装置的移动器件的水平或竖直位置。
附图说明
以下附图揭示了本发明的优选实施例。不过，应理解这些附图的设计仅是为了说明而并非作为对本发明的范围进行限制。在这些附图中：
图1示出了根据本发明的用于X射线装置的器件的手动移动的驱动单元的实施例；
图2示出了根据本发明的用于远程控制的移动的驱动单元的实施例；
图3示出了根据本发明的X射线设备。
具体实施方式
参看图3，图中对根据本发明的X射线设备1进行了描述。X射线设备1包括具有工作台顶面3的工作台2，在检查期间，工作台顶面3用于支撑病人。工作台2具有用于X射线胶片的容器4。此外，还提供壁架5，该壁架5也包括用于X射线胶片的容器6。这种壁架5可用于站立位置时的病人的检查。头上方的X射线源7引导射束穿过病人到达病人下面或后面的X射线胶片。将X射线源7安装在管吊架8上以支撑X射线源7，并且使X射线源7能够竖直和水平移动。所描述的X射线装置1的管吊架8可通过伸缩区段延长或收缩。这些伸缩区段可通过线绳9伸缩移动，线绳9通过管吊架8引导并卷绕在滑轮10周围。通过驱动单元12可将X射线源升高或降低(如箭头11所指明的那样)。将管吊架8附接到安装到顶棚的导轨8’以使其能够水平移动。
图1示出了根据本发明的使操作的伺服模式能够进行的驱动单元12的实施例。如通过参考图3已做过描述的那样，将作为X射线设备1的竖直移动器件的X射线源7悬置在线绳9上。线绳9卷绕在滑轮10的周围，滑轮10安装在电动机和传动单元14的驱动轴13上。电动机和传动单元14的外壳并非牢固地安装到X射线系统的框架结构上，而是可绕驱动轴13的轴线转动。平衡弹簧15将电动机和传动单元14的外壳连接到X射线装置的主框架结构16，以使电动机和传动单元14可对抗平衡弹簧15的弹性力而转动。提供转动传感器17，在所描述的实施例中，这种转动传感器17是电位计，且适于检测电动机和传动单元14的外壳的转动。将由转动传感器17产生的检测信号提供给电动机控制单元18。电动机控制单元18控制电动机和传动单元14的电动机的转动速度和方向。此外，将电动机控制单元18连接到制动器19，以在需要时有效减慢X射线源7的竖直移动。当电动机和传动单元14的电动机不转动时，还要求制动器19补偿X射线源7的重力。将作为位置传感器工作的另外的电位计20安装在驱动轴13上。通过电位计20可检测X射线源7的竖直位置。将由位置传感器20产生的信号也提供给控制单元18。以转动传感器17产生的转动检测信号和位置传感器20的信号为基础，电动机控制单元18可计算所希望的X射线源7的竖直移动所必需的转动速度和方向。正如前面所描述的那样，两个力，即X射线源7在一个方向上的(重)力和平衡弹簧15的弹性力处于平衡状态。在将额外的外力加到X射线源7时，例如，当外力为由X射线设备的操作人员施加到X射线源7上的手动力时，平衡位置变化且弹簧15会根据外力的大小和方向或多或少地伸长。这就导致电动机和传动单元14的相应的转动，如箭头21所示。然后，电动机和传动单元14的外壳的转动移动由转动传感器17检测，转动传感器17产生相应的检测信号。电动机控制单元18根据转动检测信号控制电动机和传动单元14，以根据需要由操作人员将X射线源7降低或升高。
参看图2，该实施例描述了本发明中的X射线源7的远程控制移动。本实施例与示于附图1的实施例的主要不同之处在于提供附加的预加载弹簧22。电动机和传动单元14由这些附加的弹簧22加载弹力，这些附加的弹簧22限定电动机和传动单元14的平衡角位置。X射线源7的竖直移动可通过远程控制单元23进行远程控制，其中，电动机和传动单元14的转动方向和速度与加到移动部件7的任何外力无关。不过，如果所出现的外力超过由附加的预加载弹簧22的张力预先确定的某个量，那么电动机和传动单元14的外壳就会出现角移动，然后，这种角移动由图2中所描述的驱动单元12的转动传感器24检测。可以以这种方式检测发生在X射线设备的移动器件7上任何位置的碰撞。转动传感器24为简单的开关，电动机和传动单元14的外壳一转出预定的平衡角位置就将这种开关激活。将开关24的信号提供给电动机控制单元18，因此，在发生碰撞的情况下，可以利用这种信号来将系统立刻停止。

Claims (9)

1.一种用于X射线诊断设备的器件(7)的竖直或水平移动的驱动单元，所述驱动单元包括电动机和传动单元(14)、安装在所述电动机和传动单元(14)的驱动轴(13)上的滑轮(10)和卷绕在所述滑轮(10)周围的牵引装置(9)，其中，将欲进行移动的所述器件(7)附接到所述牵引装置(9)或与驱动单元(12)连接，其特征在于：所述电动机和传动单元(14)能够对抗平衡弹簧(15)的弹性力而绕着所述驱动轴(13)的轴线转动，其中，提供有转动传感器(17，24)，所述转动传感器(17，24)适于检测所述电动机和传动单元(14)的转动并用于生成相应的转动检测信号。
2.如权利要求1所述的驱动单元，其特征在于：所述转动电动机和传动单元(14)还由附加的预加载弹簧(22)加载弹力，所述预加载弹簧(22)限定所述电动机和传动单元(14)的平衡角位置。
3.如权利要求1或2所述的驱动单元，其特征在于：所述转动传感器(17，24)连接到电动机控制单元(18)，所述电动机控制单元(18)用于控制所述电动机和传动单元(14)的电动机的转动方向和/或速度。
4.如权利要求3所述的驱动单元，其特征在于：提供用于检测欲进行移动的所述器件(7)的位置的位置传感器(20)，所述位置传感器(20)连接到所述电动机控制单元(18)。
5.如权利要求4所述的驱动单元，其特征在于：所述转动传感器(17)是电位计。
6.如权利要求4所述的驱动单元，其特征在于：所述转动传感器(24)是开关。
7.X射线设备，所述X射线设备包括X射线源(7)、朝向所述X射线源(7)的X射线图像检测器(4，6)和用于所述X射线源(7)或所述X射线图像检测器(4，6)的竖直或水平移动的至少一个驱动单元(12)，其中，所述驱动单元(12)包括电动机和传动单元(14)、安装在所述电动机和传动单元(14)的驱动轴(13)上的滑轮(10)和卷绕在所述滑轮(10)周围的牵引装置(9)，所述X射线源(7)或所述X射线图像检测器(4，6)附接到所述牵引装置(9)或与所述驱动单元(12)连接，其特征在于：所述电动机和传动单元(14)可转动地安装在所述X射线设备的主框架(16)上，以使所述电动机和传动单元(14)能够对抗平衡弹簧(15)的弹性力而绕着所述驱动轴(13)的轴线转动，其中，提供有转动传感器(17，24)，所述转动传感器(17，24)适于检测所述电动机和传动单元(14)的转动并用于生成相应的转动检测信号。
8.如权利要求7所述的X射线设备，其特征在于：所述电动机和传动单元(14)还由附加的预加载弹簧(22)加载弹力，所述预加载弹簧(22)限定所述电动机和传动单元(14)的平衡角位置。
9.如权利要求7或8所述的X射线设备，其特征在于：远程控制单元(23)使操作人员能够对所述X射线源(7)或所述X射线图像检测器(4，6)的竖直或水平移动进行远程控制。
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